PT1197658E - Sistema de bombagem accionado pelas ondas do mar - Google Patents

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Pere Bonet Subirana
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Description

Proc. 4346
DESCRIÇÃO
SISTEMA. DE BOMBAGEM ACCIONADO PELAS ONDAS DO MAR
OBJECTO DA INVENÇÃO
Como o título indica, a presente invenção refere-se a um sistema de bombagem accionado pelas ondas do mar e que permite uma elevada pressão do fluxo da água que pode ser usado para obter energia mecânica ou eléctrica ou para dessalinizar a água do mar por membranas de osmose inversa.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Uma preocupação actual envolve a obtenção e a utilização de energias não poluentes utilizando equipamento com um custo razoável e proporcionando produções semelhantes às do equipamento que utiliza combustíveis fosseis.
De facto, o equipamento mais habitualmente usado inclui unidades de produção de energia eléctrica accionadas por energia eólica e painéis solares, ambos usados para aquecer água e gerar energia eléctrica.
Outra fonte de energia possível objecto de diferentes estudos é o movimento das ondas, visto que o mesmo oferece grandes possibilidades, especialmente nas áreas onde é praticamente contínua.
Proc. 4346
Contudo, o aproveitamento da energia das ondas é muito complexo, visto que a colocação no mar de dispositivos capazes de obter energia a partir do movimento das ondas envolve a construção de plataformas estáticas e a colocação de linhas submersas para transportar energia para terra firme. A localização destes sistemas na costa é também complexa, visto que há diferenças de altitude devidas às marés que devem ser compensadas.
Algumas patentes como a WO 09214926 e a US 4560884 preveem a exploração de ondas do mar através de um sistema de flutuadores com alavancas simples, mas a sua produção é bastante baixa visto que a pressão obtida não é elevada e não prevêem uma estrutura fixa paralela à disposição das marés, mas a exploração dessas marés através da previsão da trajectória de flutuadores.
DESCRIÇÃO DA IVENÇÃO O sistema de bombagem accionado pelas ondas marítimas, objecto da presente invenção, permite que seja obtida uma elevada pressão do fluxo da água e foi concebido para ser localizado em terra firme e muito próximo do mar.
De acordo com a invenção, o sistema de bombagem é construído segundo as características da reivindicação 1.
Ambos os braços rebatíveis e auxiliares são fixos por uma das suas extremidades à estrutura fixa, por meio 2
Proc. 4346 de dois eixos de rotação, sendo esses braços rebativeis em direcção à área superior devido à acção das ondas sobre os flutuadores que estão acoplados sobre a extremidade livre dos mesmos, e em direcção à parte inferior devido ao peso próprio dos braços, quando tal é permitido pelo flutuador suportado pela água.
Os flutuadores são acoplados nos braços rebativeis e auxiliares por meio de uma estrutura fixada a estes últimos, por meio de eixos de rotação correspondentes, assegurando o paralelismo desses braços e o deslocamento vertical dos flutuadores devido ao efeito das ondas.
De acordo com a invenção, os componentes intermédios encarregados da transmissão do movimento dos braços rebativeis para as estruturas rebativeis consistem nalgumas bielas articuladas na área média dos braços articulados e na extremidade central das referidas estruturas rebativeis.
Estas estruturas rebativeis, que podem ser uma ou várias, dispostas de uma forma paralela, são acopladas pela sua extremidade posterior e por meio de eixos de rotação correspondentes sobre a estrutura fixa, permanecendo localizadas por cima da anterior e a sua extremidade posterior emergindo relativamente à referida estrutura fixa, na direcção do mar.
As alavancas e as estruturas rebativeis correspondentes estão ligadas através das suas áreas médias por meio de eixos de rotação. Estes últimos 3
Proc. 4346 permitem a variação do ângulo da alavanca relativamente às estruturas rebativeis durante a operação de um sistema de bombagem, para absorver as diferenças de nível do flutuador devidas às influências das marés.
Para assegurar o deslocamento rectilíneo dos pistões pertencentes aos cilindros de bombagem previu-se que os cilindros sejam fixados pela sua extremidade inferior à estrutura fixa e que os pistões dos mesmos estejam fixados a uma barra transversal interligada a vários carros dispostos paralelamente aos referidos cilindros e instalados com a possibilidade de deslocamento longitudinal sobre várias guias definidas para esse fim na estrutura móvel.
As bielas encarregadas da transmissão de movimento das estruturas rebativeis aos cilindros de bombagem são fixadas pelas suas extremidades, por meio de eixos de rotação correspondentes, à parte frontal das alavancas acima referidas e à barra transversal fixada nos carros que suportam as cabeças dos pistões.
Os dispositivos de compensação das variações de altura das estruturas rebativeis devido ao efeito das marés compreendem alguns braços telescópicos que formam um ponto de apoio das alavancas, alguns cilindros hidráulicos para fazer variar a inclinação dos braços telescópicos e o ponto de apoio das alavancas em torno das mesmas, e um circuito hidráulico que actua sobre os braços telescópicos e sobre os referidos cilindros 4
Proc. 4346 hidráulicos, ajustando a sua posição de acordo com o percurso do pistão do cilindro de bombagem.
Os braços telescópicos, que formam o ponto de apoio das alavancas, são fixados por uma das suas extremidades à estrutura fixa, por meio de um eixo de rotação, e estão dispostos na extremidade oposta, num cursor acoplado com a possibilidade de deslocamento longitudinal, sobre a parte posterior da correspondente alavanca.
Estes cursores são fixados sobre a extremidade posterior dos braços telescópicos e podem ser deslocados ao longo da área posterior das alavancas pela acção dos referidos cilindros hidráulicos, de tal forma que, na aproximação ou no movimento de afastamento dos cursores relativamente ao ponto de rotação das alavancas, é possível fazer variar a sua inclinação relativamente às estruturas rebatíveis. 0 deslocamento dos cursores e a variação de comprimento dos braços telescópicos relacionados é automaticamente controlado por meio de um circuito hidráulico dotado de um depósito de óleo, uma caixa de distribuição hidráulica, algumas bombas de controlo do cursor, bombas de emergência e bombas de ajuste do fluxo.
As bombas de ajuste do percurso são acopladas à estrutura fixa nalgumas áreas ligeiramente distanciadas dos pontos extremos dos percursos do carro, de tal forma que, quando o percurso do pistão está descentrado em direcção à zona superior ou inferior, devido a uma 5
Proc. 4346 mudança da posição relativa das estruturas móveis devido ao efeito da maré, os carros actuam sobre as bombas de controlo do percurso dispostas na área superior ou inferior, accionando o circuito hidráulico nos braços telescópicos ou nos cilindros encarregues do deslocamento dos cursores ao longo da secção posterior das alavancas, fazendo variar a inclinação relativa destas últimas relativamente às estruturas móveis até se conseguir a centragem do percurso do pistão correspondendo aos cilindros de bombagem.
As bombas de emergência acima referidas são acopladas à estrutura fixa em zonas próximas dos pontos extremos do percurso do carro, sendo uma dessas bombas de emergência accionada quando o percurso dos pistões correspondente aos cilindros de bombagem tem uma descentragem excessiva em direcção a uma das suas extremidades, que pode ser produzida por exemplo, por uma onda muito alta. Neste caso, a activação de uma das bombas de emergência provoca uma acção nos braços telescópicos e nos cilindros hidráulicos encarregados de deslocar os cursores para modificar rapidamente a inclinação da alavanca, fazendo variar a sua inclinação relativamente à estrutura móvel para centrar o percurso do pistão.
DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Para completar a descrição que se está a fazer, e para facilitar o entendimento das caracteristicas da 6
Proc. 4346 invenção, anexa-se um conjunto de desenhos a esta descrição, nos quais, com um carácter ilustrativo e não limitativo, se mostra o seguinte: A figura 1 - mostra uma vista de perfil de um exemplo de uma forma de realização de um sistema de bombagem objecto da invenção em que se pode observar um dos grupos de bombagem, visto que no caso do referido sistema ter diversos grupos de bomba estes seriam dispostos em paralelo ao que é mostrado e, portanto, estariam escondidos por este. Nesta figura eliminou-se uma parte intermédia dos braços auxiliares e rebativeis devido ao elevado comprimento dos mesmos relativamente aos restantes componentes do sistema. A figura 2 - mostra uma vista parcial de perfil do sistema de bombagem mostrado na figura anterior e numa posição de bombagem intermédia.
FORMA DE REALIZAÇÃO PREFERIDA DA INVENÇÃO
Como se pode ver nas figuras mencionadas este sistema de bombagem é dotado de uma estrutura fixa 1 sobre a qual estão montados um braço rebativel 2 e um braço auxiliar 3, por meio de eixos de rotação 21 e 31 correspondentes. 0 braço rebativel 2 e o braço auxiliar 3 podem ter um comprimento de 20 ou 30 metros, ficando suspenso sobre o mar e repousando sobre o mesmo por meio de um flutuador 4 ligado aos braços por meio de uma estrutura 41 fixada aos mesmos por meio de eixos 42 e 43. 7
Proc. 4346
Sobre a estrutura fixa 1 é montada uma estrutura rebatível 5, cuja extremidade posterior é ligada à anterior por meio de um eixo 51 de rotação. A estrutura rebatível 5 é encarregada de receber do braço rebatível 2 os movimentos de levantamento e abaixamento produzidos pela acção das ondas do mar sobre o flutuador 4, transmitindo esse movimento aos pistões 61 dos cilindros de bombagem 6 por meio de uma alavanca 7 e de uma biela 8. 0 movimento produzido pela acção das ondas no flutuador 4 é transmitido do braço rebatível 2 para a estrutura rebatível 5 por meio da biela 9. A biela 8 é fixada na sua extremidade superior à extremidade frontal da alavanca 7 por meio do eixo 81 e na sua extremidade inferior 5 à barra transversal 12 por meio do eixo de rotação 82. A barra transversal 12 é interligada a um carro 10 paralelo aos cilindros de bombagem 6 e instalado com a possibilidade de deslocação longitudinal sobre algumas guias 11 definidas na estrutura 1. A finalidade deste carro 10 é conseguir o movimento rectilíneo dos pistões 61, fixados à mencionada barra transversal 12, durante o funcionamento do sistema.
Para a alavanca 7 transmitir o movimento da estrutura rebatível 5 à biela 8 e assim aos pistões 61 é necessário que a mesma tenha um ponto de apoio posterior, 8
Proc. 4346 consistindo este último num braço telescópico 13, cuja extremidade inferior está fixada à estrutura 1 por meio de um eixo de rotação 131 e que tem na sua extremidade superior um cursor 132, fixado ao mesmo por um eixo de rotação 133. 0 cursor 132 pode ser deslocado longitudinalmente sobre a área posterior da alavanca 7, aproximando-se ou distanciando-se do eixo de rotação 71 da referida alavanca por acção de um cilindro hidráulico 14 .
Fazendo-se variar o comprimento do braço telescópico 13 e fazendo variar a posição do cursor 132 por meio da acção do cilindro hidráulico 14, pode fazer-se variar a inclinação relativa da alavanca 7 relativamente à estrutura rebativel 5, de forma que o percurso dos pistões 61 é mantido centrado enquanto que a inclinação geral da estrutura rebativel 5 é feita variar devido ao efeito das marés.
Para realizar esta operação automaticamente durante o funcionamento do sistema de bombagem, este último incorpora um sistema hidráulico que consiste num depósito de óleo 15, numa caixa de distribuição 16, nalgumas bombas de ajustamento 17 do percurso, nalgumas bombas de emergência 18 e nalgumas bombas 19 de ajustamento da velocidade do fluxo.
Na posição normal de trabalho os pistões 61 dos cilindros de bombagem 6 irão descrever um percurso centrado de menor comprimento do que o percurso existente entre as bombas 17 de ajustamento do percurso. Se o 9
Proc. 4346 referido percurso fica descentrado em direcção às áreas superior ou inferior, devido a uma variação da posição de referência da estrutura rebatível 5 por efeito da maré, uma das referidas bombas 17 de ajuste do percurso será activada com sucesso por um braço 101 interligado ao carro 10, accionando o circuito hidráulico do braço telescópico 13 e o cilindro hidráulico 14 para fazer variar a inclinação da alavanca 7 até que esta atinja novamente a centragem dos percursos dos pistões 61.
Se o referido percurso ficar descentrado numa maior extensão o carro 10 irá actuar sobre a bomba de emergência 18, correspondente à extremidade superior ou inferior, accionando também o braço telescópico 13 e o cilindro hidráulico 14 para fazer variar rapidamente a inclinação do braço 7 e dispor o mesmo numa posição que proporcione a centragem do percurso de ambos os pistões 61.
Tendo descrito suficientemente a invenção, assim como uma forma de realização preferida, declara-se para todos os efeitos relevantes que os materiais, a forma, a dimensão e a disposição dos componentes descritos podem ser modificados no âmbito das reivindicações anexas.
Lisboa, 27 de Dezembro de 2006 10

Claims (16)

  1. Proc. 4346 REIVINDICAÇÕES 1 - Sistema de bombagem accionado pelas ondas do mar, do tipo que compreende uma estrutura fixa (1) situada em terra firme, um braço rebativel (2) e um braço auxiliar (3), unidos por uma das suas extremidades à estrutura fixa, em que os braços oscilam em torno da estrutura fixa (1) através da acção exercida pelas ondas sobre um flutuador (4) , acoplado aos braços (23) opostos à estrutura fixa (1), caracterizado por se obter um movimento vertical oscilante, dado que o braço (2) rebativel que suporta o flutuador é mais longo do que o braço auxiliar (3), se conseguir uma maior força, a qual é transmitida à estrutura fixa (1) através de uma estrutura rebativel (5) , que compensa, através de um sistema de alavancas (7), as diferenças em altura da referida estrutura rebativel (5), provocadas pelo efeito das marés; esta estrutura rebativel (5) possui meios de movimento (132, 133) e está ligada a bielas (8) que accionam os cilindros de bombagem (6), formando alguns braços telescópicos (13) um ponto de apoio das alavancas (7), os cilindros hidráulicos (14) mudam a inclinação dos braços telescópicos (13) e o ponto de apoio das alavancas (7) sobre os mesmos, e um circuito hidráulico actuando sobre os braços telescópicos (13) e os cilindros hidráulicos (14) ajusta a sua posição de acordo com o curso dos pistões (61) dos cilindros de bombagem (6).
  2. 2 - Sistema de bombagem de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por os braços rebativeis (2) e os braços Proc. 4346 auxiliares (3) estarem fixados por uma das suas extremidades à estrutura fixa (1) por meio de dois eixos de rotação (21 e 31) que estão suspensos sobre o mar.
  3. 3 - Sistema de bombagem de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por os flutuadores (4) estarem acoplados na extremidade inferior de uma estrutura (41), com possibilidade de rotação e por meio de eixos de rotação correspondentes (42 e 43) aos braços rebativeis (2) e aos braços auxiliares (3), assegurando esses braços o deslocamento vertical do flutuador (4) devido ao efeito das ondas.
  4. 4 - Sistema de bombagem de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por os componentes intermédios para a transmissão do movimento dos braços rebativeis (2) às estruturas (5) rebativeis consistirem nalgumas bielas (9) articuladas na área média dos braços (2) rebativeis e na extremidade frontal das referidas estruturas rebativeis (5).
  5. 5 - Sistema de bombagem de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por as estruturas rebativeis (5) serem montadas pela sua extremidade posterior e por meio de eixos de rotação correspondentes (51), na estrutura fixa (1).
  6. 6 - Sistema de bombagem de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por as estruturas rebativeis (5) estarem localizadas por cima da estrutura fixa (1), 2 Proc. 4346 sendo a sua extremidade frontal saliente relativamente à referida estrutura fixa (1), em direcção ao mar.
  7. 7 - Sistema de bombagem de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por as alavancas (7) e as estruturas rebativeis (5) estarem ligadas nas suas áreas centrais por meio de eixos de rotação (71).
  8. 8 - Sistema de bombagem de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por os dispositivos para assegurar o deslocamento rectilineo dos pistões (61) dos cilindros de bombagem (6) consistirem nalguns carros (10), dispostos paralelamente aos referidos cilindros (6) e montados com a possibilidade de deslocação longitudinal sobre algumas guias (11) definidas para esse fim na estrutura (1) .
  9. 9 - Sistema de bombagem de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por os pistões (61) estarem unidos à barra transversal (12) interligada com os carros (10) .
  10. 10 - Sistema de bombagem de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por as bielas (8) que transmitem o movimento das estruturas rebativeis (5) aos cilindros (6), serem fixadas nas suas extremidades por meio de eixos de rotação correspondentes (81 e 82), à extremidade posterior das alavancas (7) e à barra transversal (12). 3 Proc. 4346
  11. 11 - Sistema de bombagem de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por os braços telescópicos (13) estarem fixados numa das suas extremidades à estrutura fixa (1) por meio de eixos de rotação (131), tendo montado na extremidade oposta um cursor (132) com a possibilidade de movimento longitudinal sobre parte posterior da alavanca correspondente (7).
  12. 12 - Sistema de bombagem de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por os cursores (132) estarem montados na extremidade posterior dos braços telescópicos (13) por meio de um eixo de rotação (133).
  13. 13 - Sistema de bombagem de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por o deslocamento dos cursores (132) sobre as alavancas (7) ser determinado pela acção dos cilindros (14) sobre os mesmos.
  14. 14 - Sistema de bombagem de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por o circuito hidráulico incluir um depósito de óleo (15), uma caixa de distribuição hidráulica (16), algumas bombas de ajustamento de curso (17), algumas bombas de emergência (18)e algumas bombas de ajustamento do fluxo (19).
  15. 15 - Sistema de bombagem de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por as bombas de ajustamento do percurso (17) serem montadas na estrutura fixa (1) e em áreas ligeiramente distanciadas dos pontos extremos do percurso máximo dos carros (10). 4 Proc. 4346
  16. 16 - Sistema de bombagem de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por as bombas de emergência (18) estarem montadas na estrutura fixa, em áreas próximo dos pontos extremos do percurso máximo dos carros (10). Lisboa, 27 de Dezembro de 2006 5
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